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1、毕业设计（论文）题 目大型溶气气浮污水处理系统的排渣装置设计 摘 要气浮净水技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术。目前应用的多种气浮净水工艺基本可归结为加压溶气和碎气两种基本工艺的变种两种气浮的基本理论都较成熟和传统，而各自工艺上的缺点也较突出：气泡质量较低或能耗较高。本文系统介绍了气浮净水技术的各种不同方法及工艺流程，其中着重研究了溶气气浮净水技术。在溶气气浮中的加压溶气气浮工艺中选择回流加压溶气方式气浮工艺流程来设计它的气浮系统装置，对系统设备进行建模，并对关键零部件进行校核计算。关键词：溶气气浮，建模，气浮系统Abstract The air-flotation wast
2、e water purification technology is a new water treatment technology：which is being scrutinized and popularized gradually at home and abroad. It can be divided into two categories of the currently used air-flotation technology：dissolved air flotation(DAF) and broken air flotationThe basis theories of
3、 the two technics both mature and traditionalbut each disadvantages are also evident：the quality of air bubble is low-grade or energy consumption is excessiveThe methods and flows of different kinds of air-floatation technique have been studied systematically，especially DAF techniqueIn the pressuriz
4、ed dissolved air flotation Dissolved Air Flotation process means choosing to return pressurized dissolved air flotation process to design its system devices，modeling of system equipment，and checking critical parts and components calculationKeyword：dissolved air flotation (DAF)；modeling；Air flotation
5、 system目录摘 要IAbstractI第1章 绪论21.1 概述21.2 气浮简介31.2.1气浮的基本概念31.2.2 气浮的基本原理31.2.3 气浮工艺的形式41.3 溶气气浮法的研究概况41.3.1 真空释气气浮法41.3.2 加压溶气气浮法概念及优点41.3.3 溶气新工艺研究5第2章 方案分析及选择8第3章 SOLIDWORKS进行设备建模装配和典型结构介绍133.1Solidworks介绍133.2 设备建模153.3 典型结构介绍23第4章 设计计算264.1电动机的选择264.2链传动的设计274.3主动轴的设计284.4 键的选择和校核30结论32致 谢33参考文献3
6、4第1章 绪论1.1 概述我国是世界上缺水最为严重的地区之一，据统计人均淡水拥有量不足世界平均水平的八分之一。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，工农业和生活用水需求不断增加，这些大多取自江河湖泊或地下水的生产生活用水一般要经过净化处理才能使用，尤其是生活饮用水更是如此；随之而来的是生产和生活中产生的废水也越来越多，这些废水如果不经过处理就直接排入河流或湖泊，将会对我国的生态环境带来极大的破坏，我国的水资源也将面临更加严峻的考验。 我国每年有大量的城市污水和工业废水几乎不经任何处理就直接排入河流或湖泊，这对我国的生态环境造成了极大的破坏。最典型的如滇池、太湖等。“三湖”和“三江”水
7、资源的严重污染和生态环境的破坏。特别是许多工业污水中含有有毒或有害物质，如酚、氰、汞、铬等，对水生物以及人体健康会造成严重的危害。又如造纸工业污水排放量大。污水中含有大量的纤维素、木质素以及大量的化学药品等，耗氧量大，是世人瞩目的污染源，它能引起整个水体污染和生态环境的严重破坏，一个造纸厂往往污染一条河流，严重危害着人们的健康。随着城市生活污水和工业污水对环境污染日益严重，污水和废水处理及水资源再生利用是我国必须尽快解决的重大问题之一。净化污水可采用生化法、沉淀法、过滤法、吸附法、催化氧化法和气浮法等，气浮法是污水净化和从中分离有用物质的最有效的方法之一，是当今国际上正在积极研究和不断推广的一
8、种水处理技术。 气浮技术是在待处理水中通入或产生大量的微细气泡，使其与杂质、絮粒相互粘附，带气的杂质、絮粒比重小于水，从而依靠浮力浮上水面形成浮渣，以完成固液和液液分离的一种净水方法。由于它可用于固体与液体、液体与液体、水中不同的固体与固体甚至溶液中离子的分离，而且这种分离技术具有设备简单、分离速度快等特点，因而近年来这种技术理论和应用的研究引起了越来越多的水处理和分析化学等科学工作者的广泛关注目前，气浮净水技术已应用于给水、城市生活污水和工业废水的处理,国内外应用较多的是压力溶气法(Dissolved Air Flotation，简称DAF)1.2 气浮简介1.2.1气浮的基本概念气浮处理法
9、就是向废水中通人空气，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成泡沫一气、水、颗粒（油）三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的。浮选法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。1.2.2 气浮的基本原理（1）带气絮粒的上浮和气浮表面负荷的关系 粘附气泡的絮粒在水中上浮时，在宏观上将受到重力G浮力F等外力的影响。带气絮粒上浮时的速度由牛顿第二定律可导出，上浮速度取决于水和带气絮粒的密度差，带气絮粒的直径（或特征直径）以及水的温度、流态。如果带带气絮粒中气泡所占比
10、例越大则带气絮粒的密度就越小；而其特征直径则相应增大，两者的这种变化可使上浮速度大大提高。然而实际水流中；带气絮粒大小不一，而引起的阻力也不断变化，同时在气浮中外力还发生变化，从而气泡形成体和上浮速度也在不断变化。具体上浮速度可按照实验测定。 根据测定的上浮速度值可以确定气浮的表面负荷。而上浮速度的确定须根据出水的要求确定。（2）水中絮粒向气泡粘附 气浮处理法对水中污染物的主要分离对象，大体有两种类型即混凝反应的絮凝体和颗粒单体。气浮过程中气泡对混凝絮体和颗粒单体的结合可以有三种方式，即气泡顶托，气泡裹携和气粒吸附。显然，它们之间的裹携和粘附力的强弱，即气、粒（包括絮废体）结合的牢固程度与否，
11、不仅与颗粒、絮凝体的形状有关，更重要的受水、气、粒三相界面性质的影响。水中活性剂的含量，水中的硬度，悬浮物的浓度，都和气泡的粘浮强度有着密切的联系。气浮运行的好坏和此有根本的关联。在实际应用中质须调整水质。（3）水中气泡的形成及其特性 形成气泡的大小和强度取决于空气释放时各种用途条件和水的表面张力大小。（表面张力是大小相等方向相反，分别作用在表面层相互接触部分的一对力，它的作用方向总是与液面相切。） 气泡半径越小，泡内所受附加压强越大，泡内空气分子对气泡膜的碰撞机率也越多、越剧烈。因此要获得稳定的微细泡，气泡膜强度要保证。 气泡小，浮速快，对水体的扰动小，不会撞碎絮粒。并且可增大气泡和絮粒碰撞
12、机率。但并非气泡越细越好，气泡过细影响上浮速度，因而气浮池的大小和工程造价。此外投加一定量的表面活性剂，可有效降低水的表面张力系数，加强气泡膜牢度，r也变小。 向水中投加高溶解性无机盐，可使气泡膜牢度削弱，而使气泡容易破裂或并大。1.2.3 气浮工艺的形式气浮净水工艺已开发出多种形式。按其产生气泡方式可分为：布气法气浮（包括转子碎气法、微孔布气法，叶轮散气浮选法等）；电解气浮法；生化气浮法（包括生物产气浮法，化学产气气浮）；溶解空气气浮（包括真空气浮法，压力气浮法的全溶气式、部分溶气式及部分回流溶气式）。在这里我们主要介绍的是溶气气浮法。1.3 溶气气浮法的研究概况 溶气气浮法是用一定的方法先
13、将气体溶解于水中，然后再在一定条件下使溶于水的气体释放形成净水微气泡的净水方法。根据溶气方式的不同。溶气气浮法又可分为真空释气气浮法和加压溶气气浮法。其中加压溶气气浮法应用最广。1.3.1 真空释气气浮法真空释气气浮法利用一个封闭的池子，将原水经调节流量后，先进入曝气室，由机械曝气器预溶气12min，让空气达到饱和溶解状态，再将未溶空气在消气井中脱除，然后，将原水送至气浮分离区，用真空泵将气浮分离区的真空度抽为22530 mmHg，在真空的作用下，溶解在水中的部分空气从水中释出，形成微气泡上浮实现气浮净水。真空释气气浮法的优点是能耗较低，气泡形成和气泡与絮粒的粘附都较稳定。但由于常压下空气在水
14、中的溶解度较低，气泡释放量受到限制。另外，处理设备须密闭，运行检修困难，现已很少采用。1.3.2 加压溶气气浮法概念及优点加压溶气气浮法是在加压的情况下，使空气在水中的溶解度加大，将空气强制溶于水中，然后骤然减压，溶解的空气以微气泡的形式释放出来并粘附絮粒而促使其上浮。加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一种溶气净水工艺。加压溶气气浮法与其它气浮方法相比具有以下优点：(1)加压的情况下，空气的溶解度大，供气浮用的气泡数量能够得到很大程度的满足，确保了气浮效果；(2)溶入的气体经骤然减压后释放，产生的气泡不仅尺寸微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定、对液体扰动小，适用于絮粒疏松、微粒细小的固液分离
15、；(3)工艺流程及设备比较简单，管理、维修也较方便。1.3.3 溶气新工艺研究 近年来，气浮净水系统无论在溶气系统、固液分离系统还是释气系统等方面都有很大的发展，出现了很多相关技术和专利产品。（1）涡凹气浮技术涡凹气浮技术(Cavitations-Air Flotation，简称CAF)是1985年美国发明的一种新型水处理气浮技术，该技术有能耗低、效率高的优点，是一种集吸气、混合、气浮固体和澄清水排放等过程于一体的空气气浮技术。其水处理过程是：原水与絮凝剂一起进入曝气段，特制的涡凹曝气机将全部空气以“微气泡”的形式打入其中，同时曝气机使室内形成空穴产生负压，形成一个真空区。从进气管吸入的空气被直接送入水下并吸入真空区从而产生大量微气泡。在空穴室的负压作用下，约有14的水量又回到空穴室进行自然循环，在循环过程中，大量微气泡夹带原水中的悬浮物上浮到水面形成浮渣并进入气浮段，然后被刮渣机刮入排渣沟，而气浮系统中螺旋推进器把浮渣排走。该溶气工艺如图2.1所示。图2.1涡凹气浮溶气工艺示意图由于该系统中空气是由特殊曝气机带入，带有微气泡的水体自然循环，所以系统无需空压机和循环泵，这使得整个气浮系统结构简单紧凑、自动化程度较高，而且有投资省、运
